氧气底吹铜熔炼工艺分析及过程优化

通过分析氧气底吹铜熔炼渣及铜锍,结合冶金过程原理,研究渣-铜锍间多组元含量的映射关系及熔炼过程优化。结果表明:铜锍中Cu、S、Fe含量之间呈现出较强的相关性;渣中Cu、SiO_2、Fe含量及渣型铁硅比m_(Fe)/m_(SiO_2)相互之间也呈现出一定的相关性;铜锍中Cu、Fe、S含量对渣中S含量的映射关系较为明显;基于铜锍中S、Cu含量和渣中S含量,或基于渣型铁硅比m_(Fe)/m_(SiO_2)和铜锍品位都可对渣中Cu含量进行预测,后者的准确度较高,说明铜锍品位和渣型对渣中Cu含量有较大影响。     

铜冰铜—炉渣间界面张力的研究

用X射线照相座滴法测量了Cu-Fe-S系冰铜与FeO-CaO-SiO_2-MgO系炉渣之间的界面张力。实验结果的相对误差为5-9％。讨论了1200℃下炉渣中FeO/SiO_2的重量比值、渣中CaO,Fe_3O_4,ZnO及CaF_2含量对渣-锍界面张力的影响,考察了冰铜品位、温度与渣-锍界面张力间的关系。计算了渣-锍系的浮游系数和膜系数,对O,Fe由渣相向冰铜相的传输机理作了探讨。     

铜闪速吹炼过程多相平衡热力学分析

基于最小自由能原理,建立铜闪速吹炼过程多相平衡数学模型,考察粗铜含硫(CSCu)、渣中钙铁比(RCaFe)、富氧浓度(COxy)和温度(T)对平衡产物各相主元素与组分含量的影响。结果表明:对一定投入量和一定成分的铜锍,提高CSCu可增加粗铜产能,但Cu品位降低,可减少渣量,渣含Fe_3O_4降低,渣流动性变好;随着RCaFe增加,粗铜量减小,渣量和熔剂量增加,渣含FeO和Fe_3O_4降低,渣含Cu升高;COxy增加,除对粗铜含氧、富氧和烟气量产生一定影响外,对其他组分含量影响不大;T增加,会影响粗铜含氧、粗铜和炉渣量,还可降低渣含铜。     

脆硫铅锑精矿富氧直接熔炼渣型理论研究

对脆硫铅锑精矿富氧直接熔炼渣型理论进行研究。根据富氧直接熔炼过程炉渣组成特性,选取FeO-SiO_2-CaO-ZnO渣系为研究对象。采用热力学软件Factsage计算并绘制FeO-SiO_2-CaO-ZnO渣系相图,考察CaO与SiO_2质量比、Fe与SiO_2质量比、ZnO含量及温度对该渣系熔化温度及黏度的作用规律,并在此理论基础上进行实验研究。理论研究表明,熔炼过程炉渣中Fe与SiO_2质量比和CaO与SiO_2质量比的增大均会提高炉渣的熔化温度。随着体系温度的升高,炉渣的黏度逐渐减小,1250℃时,炉渣的黏度均小于0.5 Pa·s。实验结果表明:熔炼过程产出合金品位为95.56%,合金直收率达到58.47%,渣中金属含量(Pb与Sb)小于1%(质量分数)。熔炼产物工艺矿物学研究发现,合金中主要物相为金属Pb、金属Sb以及少量Cu_2Sb、FeSb_2金属间化合物,炉渣主要由钙铁橄榄石、铁橄榄石组成,原料中锌主要以氧化锌形式进入渣相。     

CaO基含Li2 O熔渣黏度的模型预报和试验研究

Li_2O可以大幅降低CaO基熔渣的黏度,是高速连铸保护渣中必不可少的组分。由于高温黏度试验困难,模型预报是获取熔渣黏度数据的重要方法,然而,目前还没有专门关于含Li_2O熔渣黏度的预报模型。在现有试验数据的基础上,利用Weymann-Frenkel方程和Shankar修正的光学碱度表达式,建立了可预报CaO基含Li_2O熔渣黏度的新模型。新模型对含Li_2O的CaO-Al_2O_3基渣系、CaO-SiO_2基渣系和CaO-SiO_2-Al_2O_3基渣系的黏度预报值与试验结果吻合较好,预报误差小于现有黏度经验模型。此外,还试验研究了Li_2O含量对CaO-Al_2O_3-Li_2O三元熔渣黏度的影响,并利用新模型对相关试验数据进行预报,计算值与试验结果吻合度较高。     

Al-Si合金熔渣精炼过程中Al和B在渣金两相间的迁移与分配规律

在1500℃下将Al-Si合金与CaO-SiO_2-Al_2O_3熔渣混合精炼,考察了渣金比、精炼时间对体系中元素Al和B在渣金两相间分配的影响,并解析了这两种元素的迁移过程。结果表明:熔渣40%CaO-40%SiO_2-20%Al_2O_3和60%Al-Si合金在渣金质量比为5时,精炼硅中B含量由302.74×10~(-6)降至23.37×10~(-6)。元素Al和B在渣金两相间的迁移规律基本一致,呈现出明显的阶段性特征。合金中Al元素在精炼10 min内相间迁移最为剧烈,Al的转化率达到96.52%,剩余少量Al以Al-Si相或Al-Si-Ca相存在于硅晶界处;而B元素在精炼30 min内向渣中迁移效果最为显著,迁移比分别为12.32、10.96,继续延长时间二者含量均变化缓慢。Al元素的氧化会改变精炼渣的组成,精炼相同时间时,随渣中w(CaO+Al_2O_3)/w(SiO_2)值增大,精炼硅中B含量呈先下降后上升的趋势,B含量在w(CaO+Al_2O_3)/w(SiO_2)值1.24附近有最小值8.01×10~(-6),此时B的迁移比达到37.80。     

Mgo-B_2O_3-SiO_2-CaO-Al_2O_3体系富硼渣表面张力的计算

基于熔渣结构的离子与分子共存理论和Butler方程建立了MgO-B_2O_3-SiO_2-CaO-Al_2O_3体系表面张力计算模型,计算了该体系及其子体系表面张力值,考察了熔渣表面张力随熔渣组分的变化规律,以期为富硼渣调控和综合利用提供参考。结果表明:本模型计算的熔渣表面张力值与实验值吻合较好,模型平均相对误差为9.03%。含B_2O_3的二元体系中,B_2O_3组元显著降低熔渣表面张力,纯氧化物表面张力值与形成氧化物阳离子的静电势及氧化物中离子键的分数有关。含B_2O_3的多元体系中,熔渣表面张力随着B_2O_3含量的增加而显著降低,但随着MgO和SiO_2质量比、CaO含量和Al_2O_3含量的增加而逐渐增大,且CaO和Al_2O_3含量对含B_2O_3渣表面张力的影响基本相当。     

Mgo-B_2O_3-SiO_2-CaO-Al_2O_3体系富硼渣表面张力的计算EI北大核心CSCD

基于熔渣结构的离子与分子共存理论和Butler方程建立了MgO-B_2O_3-SiO_2-CaO-Al_2O_3体系表面张力计算模型,计算了该体系及其子体系表面张力值,考察了熔渣表面张力随熔渣组分的变化规律,以期为富硼渣调控和综合利用提供参考。结果表明:本模型计算的熔渣表面张力值与实验值吻合较好,模型平均相对误差为9.03%。含B_2O_3的二元体系中,B_2O_3组元显著降低熔渣表面张力,纯氧化物表面张力值与形成氧化物阳离子的静电势及氧化物中离子键的分数有关。含B_2O_3的多元体系中,熔渣表面张力随着B_2O_3含量的增加而显著降低,但随着MgO和SiO_2质量比、CaO含量和Al_2O_3含量的增加而逐渐增大,且CaO和Al_2O_3含量对含B_2O_3渣表面张力的影响基本相当。     

氧化鋇对高爐渣粘度的影响

对含BaO 0—30%的CaO-MgO-BaO-SiO_2-Al_2O_3系統炉渣粘度的研究表明,加入BaO能改善高炉渣的稳定性。当(CaO+0.366 BaO)/SiO_2<0.7—0.9时,以BaO按分子量取代CaO,能降低炉渣粘度,当(CaO+0.366 BaO)/SiO_2>0.7—0.9时,則增高粘度。用(CaO+0.366 BaO)/SiO_2=0.9—1.2的炉渣冶炼时,渣中含BaO 10%甚至更高一些,不会由于粘度过高而造成操作困难。     

使用废阴极炭块还原提取铜转炉渣中铜钴的初步研究

研究了用废阴极炭块作为还原剂、铜精矿为硫化剂,还原铜转炉渣提取铜钴的可行性,探索废阴极炭块添加量对铜钴回收率的影响并分析了产物物相。试验结果表明,废阴极炭块作为还原剂用于提取铜转炉渣中铜钴是可行的,当废阴极炭块的加入量为8%～12%时,铜转炉渣中的铜钴被有效还原回收,铜的回收率在95. 52%以上,钴的回收率在91. 40%以上,且废阴极中大量的氟固化在贫化渣中。钴冰铜中主要物相为钴铁合金(Co-Fe)、硫化亚铜(Cu2S)、硫化亚铁(Fe S)、斑铜矿(Cu5Fe S4)和金属铜,贫化渣中的主要物相为铁橄榄石(Fe2SiO4)和铁尖晶石((Fe0. 865Al0. 135)(Al1. 865Fe0. 135) O4)。     

砷铅高杂铜锍富氧强化吹炼机理研究及工艺优化

砷铜锍(Cu₃As)、铅铜锍(Cu₂S、PbS)是粗铅精炼除铜渣熔炼副产物,属于毒性危险废物。本文提出富氧底吹强化吹炼法处理砷铜锍、铅铜锍,富集回收Cu和分离脱除Pb、As。通过热力学计算,阐明了Cu、Pb、As吹炼反应机理及元素物相演变规律,确定吹炼优化条件,并开展工业生产。结果表明：1250℃下,砷铜锍、铅铜锍富氧底吹强化吹炼经氧化、还原两阶段产出粗铜、吹炼渣及烟气。粗铜中Cu、As含量(质量分数)分别为93.94%、3.85%;原料中60.42%Cu富集至粗铜,27.43%Cu损失于吹炼渣;Pb在吹炼渣、烟气的分配率分别达到82.77%、17.22%;As在烟气和吹炼渣的分配率达89.46%。砷铜锍、铅铜锍富氧底吹强化吹炼实现了Cu向粗铜中定向富集,并将Pb、As脱除至吹炼渣和烟气,可用于含砷复杂资源高效处理。     

铜复杂资源造锍熔炼过程中MgO对铜锍和二氧化硅饱和铁硅渣相平衡的影响（英文）

采用高温平衡实验及电子探针微区分析方法研究铜复杂资源中MgO对造锍熔炼平衡体系铜锍及熔炼渣成分(FeO_x-SiO₂-MgO)的影响。结果表明，在1300℃、p(SO₂)=10 k Pa熔炼条件下，增加熔炼渣中MgO含量可降低渣中FeO的活度，进而降低渣中氧分压(p(O₂))、减少铜在渣中化学溶解损失量；同时，渣中FeO活度降低可促进铜锍中Fe S氧化进渣，提高铜锍品位。在高硅渣型中，过量MgO易在渣中形成固相夹杂颗粒(Mg₂SiO₄-Fe₂SiO₄)，导致渣黏度升高、增加渣中铜损失。当熔炼温度由1200℃升至1300℃及p(O₂)为10^-6 k Pa时，FeO_x-SiO₂-MgO渣中MgO的最大溶解量由3%增至8%(质量分数)；渣中MgO含量增加时，可通过添加SiO₂熔剂调整渣型、升高熔炼温度，进而降低渣...     

MgO-B_2O_3-SiO_2三元体系熔渣表面张力计算

基于熔渣结构离子与分子共存理论和Butler方程建立了MgO-B_2O_3-SiO_2系表面张力计算模型,计算了该体系及其二元子体系的表面张力值,考察了熔渣表面张力随熔渣组分的变化规律,以期为含B2O3渣系控制提供参考。结果表明:本模型计算的熔渣表面张力值与文献实验值吻合较好,模型平均相对误差为9.73%。Mg O-B_2O_3和B_2O_3-SiO_2二元体系中,熔渣表面张力随着B_2O_3含量的增加而降低,纯氧化物表面张力值与形成氧化物的阳离子静电势及氧化物中离子键分数有关。MgO-B_2O_3-SiO_2三元系中,熔渣表面张力随着B_2O_3和SiO_2含量的增加而减小,且B_2O_3对表面张力的影响更加显著;随着Mg O含量的增加,熔渣表面张力逐渐增大。     

ВЛИЯНИЕ ОКИСИ БАРИЯ НА ВЯЗКОСТЬ ШЛАКОВ

对含BaO 0—30％的CaO-MgO-BaO-SiO_2-Al_2O_3系統炉渣粘度的研究表明,加入BaO能改善高炉渣的稳定性。当(CaO+0.366 BaO)/SiO_2<0.7—0.9时,以BaO按分子量取代CaO,能降低炉渣粘度,当(CaO+0.366 BaO)/SiO_2>0.7—0.9时,則增高粘度。用(CaO+0.366 BaO)/SiO_2=0.9—1.2的炉渣冶炼时,渣中含BaO 10％甚至更高一些,不会由于粘度过高而造成操作困难。     

镍冶炼渣中CaO-SiO_2-FeO-MgO系炉渣热力学与物相平衡研究

硫化镍闪速熔炼终渣中铁主要以含镁橄榄石型硅酸盐为主,致使其后续资源利用中提取困难。本研究从提铁角度出发,通过适当调整熔炼初始渣系组分,利用Fact Sage热力学软件计算了FeO-SiO_2-CaO-MgO渣系在特定温度下的热力学条件、相平衡及物相组成,并用实验验证,以期找到最有利于后续还原提铁的渣组成。结果表明,在500~1 400℃间,该渣系主要存在物相以橄榄石以及钙镁硅酸盐为主,并伴有少量Fe_3O_4、MgO(方镁石)和Ca_3MgSi_2O_8。渣中CaO及Fe/SiO_2比增加,MgO含量降低(13%降为7%),均会降低渣系熔点。随着CaO含量从5%增加到20%,体系中铁镁橄榄石和铁橄榄石物相含量降低显著,FeMgSiO_4相对含量从34%降低到6%左右,Fe2SiO_4相对含量从39%降低到小于6%。该渣组分非常有利于渣后期还原提铁。     

涡流贫化法回收铜渣中的金、银、铜

采用熔融铜渣为原料,经过涡流贫化过程,回收铜渣中的金、银、铜,贫化渣进一步升温还原得到含铜铁水,最终可制备成耐磨铸铁。结果表明,通过涡流贫化,铜渣中的Fe_3O_4被还原为FeO,然后FeO与SiO_2结合,生成Fe_2SiO_4。经过涡流贫化后,金、银、铜的回收率分别达到了99.44%、93.97%和93.14%。贫化渣中Fe_3O_4和铜的含量分别为1.53%和0.61%(质量分数)。贫化渣涡流还原后得到的含铜铁水制备的耐磨铸铁成分满足高铬耐磨铸铁国标要求。     

含钛高炉渣中钛组分选择性富集及钙钛矿结晶行为

攀钢含钛高炉渣工艺矿物学分析结果表明 ,钙钛矿是主要的富钛相。采用CaO和Fe2 O3对原高炉渣进行改性处理 ,不仅提高了钙钛矿的析出温度 ,而且使另外两种主要含钛矿物攀钛透辉石和富钛透辉石析出的温度显著降低。在适当热处理条件下 ,近 80 %的钛组分进入钙钛矿相中 ,而且钙钛矿的平均晶体尺寸达 90 μm ,实现了熔渣中钛组分的选择性富集并为选矿分离创造了条件。     

熔融富铌渣电解提铌的试验研究

为实现富铌渣中铌资源电化学选择性还原和分离,采取熔融氧化物电解技术,对含铌SiO_2-CaO-FeO-Nb_2O_5渣体系进行电解试验,以研究电解电势、熔渣组成等因素对富铌渣电化学还原率的影响。结果表明:熔融氧化物电解可实现含铌熔渣中铌资源的提取;铌还原率随着电解电势的增大而提高,随着熔渣中Nb_2O_5和FeO含量增加而降低。通过对熔渣电解过程的分析并结合电化学还原原理,建立了富铌渣电化学还原过程中的控制方程,揭示了降低气氛氧分压、提高电解电势、选择合适的熔渣体系等途径提高电化学还原效率的规律,为富铌渣中铌资源的电化学提取分离提供理论依据。     

含钒炉渣碱法水热过程提取钒机理

针对有毒的提钒尾渣及含钒钢渣年排放量巨大、无法综合利用的问题,研究含钒炉渣回收钒的过程机理。SEM分析结果表明,提钒尾渣中的钒集中赋存于赤铁矿相(Fe_2O_3)和铁板钛矿相(Fe_2TiO_5)中,同时也有一部分赋存于含Si锥辉石相(NaFe(SiO_3)_2)中;钢渣中的钒则主要赋存在硅酸二钙、硅酸三钙、铁酸钙相中和自由氧化物。根据四价钒和五价钒具有碱溶性的特性,得出提钒尾渣中92%的钒和钢渣中94%的钒是碱溶性的。通过温度和碱浓度对含钒炉渣物相的影响实验得知,温度对硅酸盐相的破坏作用显著,碱浓度与硅酸盐相的分解率呈线性增加的关系。通过NaOH介质水热过程分解含钒炉渣,钒的浸出率高于90%。     

CaF2对双相不锈钢药芯焊丝脱渣性 和抗气孔性的影响

在自行研制的2209双相不锈钢药芯焊丝中加入了不同质量百分数的CaF_2,研究CaF_2对焊丝焊接工艺性能的影响。利用Olympus-PMG30金相显微镜观察焊后熔渣的微观组织,测试了焊道的脱渣率和焊缝表面的气孔率。结果表明,药芯焊丝中w(CaF)2不高于2%时,随着CaF_2含量的增加,熔渣显微结构中尖晶石状相Fe O减少,熔渣枝晶宽度变小,枝晶方向性减弱。w(CaF_2)超过3%后,熔渣结构变得较为致密,脱渣性变差。随着CaF_2含量的增加,气孔敏感性明显降低。